Presentan al Hexaquark D-Star como nueva partícula candidata a Materia Oscura


La materia oscura es la sustancia misteriosa que constituye aproximadamente a una cuarta parte del Universo. Existe una fuerte evidencia indirecta de su existencia a partir de mediciones de radiación del fondo cósmico, anomalías en la dependencia radial de las curvas de las rotaciones galácticas y lentes gravitacionales. A pesar de su papel aparentemente fundamental en el Universo, el origen físico de la materia oscura sigue siendo desconocido.

Los científicos sospechan que la materia oscura está hecha de partículas invisibles que no reflejan ni absorben la luz, pero son capaces de ejercer gravedad. Ahora, dos físicos teóricos de la Universidad de York, Reino Unido, tienen un nuevo candidato para la materia oscura: una partícula bosónica descubierta recientemente, el hexaquark d * (2380).

En 2014 se detectó una posible particula bosónica en el Centro de Investigación de Jülich a aproximadamente 2380 mega electronvoltios. El centro de investigación afirmó que sus mediciones confirmaban los resultados de 2011, a través de un método que se podrían reproducir nuevamente y con mayor facilidad. La partícula existió durante 10−23 segundos y se denominó d * (2380). Se supone que esta partícula consiste en tres quarks arriba y tres abajo, y ahora se ha propuesto como candidato para la materia oscura.

Quarks
Los quarks son los fermiones elementales masivos que interactúan fuertemente formando la materia nuclear y ciertos tipos de partículas llamadas hadrones. Junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la materia bariónica. Varias especies de cuarks se combinan de manera específica para formar partículas subatómicas tales como protones y neutrones.

Debido a la interacción débil todos los fermiones, y en este caso los quarks, pueden cambiar de tipo; a este cambio se le denomina sabor. Los bosones W y Z son los que permiten el cambio de sabor en los quarks, estos bosones son los causantes de la interacción débil. Cada quark tiene un sabor diferente que interactuará con los bosones de una manera única.

Hexaquarks
En física de partículas, los hexaquarks son una gran familia de partículas hipotéticas, cada partícula consiste en seis quarks o antiquarks de cualquier sabor. Seis quarks constituyentes en cualquiera de varias combinaciones podrían producir una carga de color de cero; por ejemplo, un hexaquark puede contener seis quarks, que se asemejan a dos bariones unidos (un dibarión) o tres quarks y tres antiquarks. Una vez formados, se predice que los dibariónes son bastante estables según los estándares de la física de partículas.

El hexaquark d * (2380) está compuesto por seis quarks, las partículas fundamentales que generalmente se combinan en tríos para formar protones y neutrones.

Es importante destacar que los seis quarks en un hexaquark d * (2380) dan como resultado una partícula bosónica, lo que significa que cuando muchos hexaquarks d * (2380) están presentes, pueden combinarse de manera muy diferente a los protones y neutrones.

El Dr. MIkhail Bashkanov de la Universidad de York y el profesor Daniel Watts sugieren que, en las condiciones poco después del Big Bang, muchos hexaquarks d * (2380) podrían haberse agrupado a medida que el universo se enfriaba y se expandía para formar el quinto estado de la materia: Condensado de Bose-Einstein.

"El origen de la materia oscura en el universo es una de las preguntas más importantes de la ciencia y una que, hasta ahora, ha quedado en blanco", dijo el profesor Watts.

"Nuestros primeros cálculos indican que los condensados ​​de hexaquarks d * (2380) son un nuevo candidato factible para la materia oscura".

"Este nuevo resultado es particularmente emocionante ya que no requiere ningún concepto que sea nuevo para la física".

"El próximo paso para establecer este nuevo candidato a la materia oscura será obtener una mejor comprensión de cómo interactúan los hexaquarks d * (2380): cuándo se atraen y cuándo se repelen mutuamente", dijo el Dr. Bashkanov.

"Estamos liderando nuevas mediciones para crear hexaquarks d * (2380) dentro de un núcleo atómico y ver si sus propiedades son diferentes de cuando están en el espacio libre".

Referencia del documento científico:
M. Bashkanov y D.P. Watts. 2020. Una nueva posibilidad para la materia oscura en un quark ligero. Journal of Physics G: nuclear and particle physics, Volumen 47, Número 3: 03LT01; doi: 10.1088 / 1361-6471 / ab67e8

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